Кольцевая визуализация темного поля - Annular dark-field imaging

Кольцевая визуализация темного поля метод отображения выборок в растровый просвечивающий электронный микроскоп (КОРЕНЬ). Эти образы формируются путем сбора разрозненных электроны с кольцевой детектор темного поля.[1]

Общепринятый ТЕМ темнопольная визуализация использует апертуру объектива, чтобы собирать только прошедшие рассеянные электроны. В отличие, КОРЕНЬ При построении изображений в темном поле не используется апертура, чтобы отличить рассеянные электроны от основного луча, а используется кольцевой детектор для сбора только рассеянных электронов.[2] Следовательно, механизмы контрастирования различны между обычным темным полем и темным полем STEM.

Изображение атомарного разрешения перовскит окись титанат стронция (SrTiO3) снято с помощью детектора многоугольного кольцевого темного поля (HAADF).

Кольцевой детектор темного поля собирает электроны из кольцевого пространства вокруг луча, отбирая гораздо больше рассеянных электронов, чем может пройти через апертуру объектива. Это дает преимущество с точки зрения эффективности сбора сигнала и позволяет лучшему лучу проходить на спектроскопия потерь энергии электронов (EELS) детектор, позволяющий выполнять оба типа измерений одновременно. Визуализация кольцевого темного поля также обычно выполняется параллельно с энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия получение и может также выполняться параллельно с визуализацией в светлом поле (STEM).

HAADF

Получение изображений в кольцевом темном поле под большим углом (HAADF) - это КОРЕНЬ метод, который создает кольцевое изображение темного поля, образованное некогерентно рассеянными электронами под очень большим углом (Резерфорд рассеялся от ядра атомов) - в отличие от Брэгг рассеялся электроны. Этот метод очень чувствителен к изменениям атомного номера атомов в образце (Z -контрастные изображения).[3]

Для элементов с более высоким Z, больше электронов рассеивается под более высокими углами из-за большего электростатического взаимодействия между ядром и электронным пучком. Из-за этого детектор HAADF воспринимает более сильный сигнал от атомов с более высоким Z, заставляя их казаться более яркими на результирующем изображении.[4][5]

Эта высокая зависимость от Z (с контрастом, примерно пропорциональным Z2) делает HAADF полезным способом легко идентифицировать небольшие области элемента с высоким Z в матрице материала с более низким Z. Имея это в виду, обычное приложение для HAADF находится в гетерогенный катализ исследования, так как определение размера металлических частиц и их распределения чрезвычайно важно.

Разрешение

Разрешение изображения в HAADF STEM очень высокое и в основном определяется размером электронного зонда, который, в свою очередь, зависит от способности корректировать аберрации объектива. линза, в частности сферическая аберрация. Высокое разрешение дает ему преимущество перед обнаружением обратно рассеянных электронов (BSE), которое также можно использовать для обнаружения материалов с высоким Z в матрице материала с более низким Z.

Технические характеристики микроскопа

Визуализация HAADF обычно использует электроны, рассеянные под углом> 5 ° (Рассеянные электроны Резерфорда ). Для изображения на ТЕМ /КОРЕНЬ оптимальное изображение HAADF обеспечивается системами TEM / STEM с большим максимальным углом дифракции и небольшой минимальной длиной камеры. Оба эти фактора допускают большее разделение между разрозненными выборами Брэгга и Резерфорда.

Большой максимальный угол дифракции необходим для учета материалов, которые демонстрируют брэгговское рассеяние под большими углами, например многие кристаллический материалы. Высокий максимальный угол дифракции обеспечивает хорошее разделение между рассеянными по Брэггу и Резерфордом электронами, поэтому важно, чтобы максимальный угол дифракции микроскопа был как можно большим для использования с HAADF.

Небольшая длина камеры необходима для того, чтобы рассеянные резерфордовские электроны попали в детектор, избегая при этом обнаружения рассеянных по Брэггу электронов. Небольшая длина камеры приведет к тому, что большая часть рассеянных по Брэггу электронов попадет на детектор светлого поля вместе с прошедшими электронами, в результате чего на детектор темного поля попадут только высокоугловые электроны.[1]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Оттен, Макс Т. (1992). «Кольцевая темнопольная визуализация с большим углом в системе« шаблон / ствол »». Журнал техники электронной микроскопии. 17 (2): 221–230. Дои:10.1002 / jemt.1060170209. ISSN  0741-0581. PMID  2013823.
  2. ^ Вебер, Джулиана (2017). Фундаментальные сведения о поглощении радия баритом с помощью атомно-зондовой томографии и электронной микроскопии. ISBN  978-3-95806-220-7.
  3. ^ DE Jesson; SJ Pennycook (1995). «Некогерентное изображение кристаллов с использованием термически рассеянных электронов». Proc. Рой. Soc. А. 449 (1936): 273. Bibcode:1995RSPSA.449..273J. Дои:10.1098 / RSPA.1995.0044.
  4. ^ Nellist, P.D .; Pennycook, S.J. (2000), "Принципы и интерпретация кольцевых темнопольных Z-контрастных изображений", Достижения в области визуализации и электронной физики, Elsevier, стр. 147–203, Дои:10.1016 / с 1076-5670 (00) 80013-0, ISBN  9780120147557
  5. ^ "электронная микроскопия дома". www.microscopy.ethz.ch. Архивировано из оригинал на 2018-08-14. Получено 2018-11-28.